Научная статья на тему 'Изучение вазодилатирующей функции эндотелия в условиях экстремальной физической и психоэмоциональной нагрузки'

Изучение вазодилатирующей функции эндотелия в условиях экстремальной физической и психоэмоциональной нагрузки Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
152
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА / PHYSICAL LOAD / ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕГРУЗКА / PSYCHO-EMOTIONAL OVERLOAD / ЭНДОТЕЛИАЛЬНАЯ ДИСФУНКЦИЯ / ENDOTHELIAL DYSFUNCTION / СИМПАТОАДРЕНАЛОВАЯ СИСТЕМА / SYMPATHOADRENAL SYSTEM / РЕНИНАНГИОТЕНЗИНАЛЬДОСТЕРОНОВАЯ СИСТЕМА / ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС / OXIDATIVE STRESS / МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ / METABOLIC DISORDERS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Воронков Андрей Владиславович, Муравьева Н.А.

Эндотелиальная дисфункция может считаться одним из ключевых звеньев развития сердечно-сосудистых осложнений, ассоциированных с экстремальными физическими перегрузками. При этом NO-продуцирующая функция эндотелия оказывается наиболее уязвимой. В проведенном эксперименте выявлено, что интенсивная физическая нагрузка приводит к снижению работоспособности животных и ухудшению вазодилатирующей функции эндотелия крыс при модификации синтеза и выделения эндогенного оксида азота.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Воронков Андрей Владиславович, Муравьева Н.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF VASODILATOR FUNCTION IN CONDITIONS OF EXTREME PHYSICAL AND PSYCHO-EMOTIONAL STRESS

Endothelial dysfunction can be considered one of the key elements of the pathogenesis of pathological conditions associated with extreme physical overloads. NO-producing endothelial function is most vulnerable. The experiment revealed that intense physical loads lead to a decrease in efficiency in animals, deterioration of endothelial vasodilator function of endothelium in the modification of the synthesis and release of endogenous nitric oxide.

Текст научной работы на тему «Изучение вазодилатирующей функции эндотелия в условиях экстремальной физической и психоэмоциональной нагрузки»

УДК 796:616-008.615

ИЗУЧЕНИЕ ВАЗОДИЛАТИРУЮЩЕЙ ФУНКЦИИ ЭНДОТЕЛИЯ В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ И ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

А. В. Воронков, Н. А. Муравьева

Пятигорский медико-фармацевтический институт, филиал Волгоградского государственного медицинского университета, кафедра фармакологии, Пятигорск

Эндотелиальная дисфункция может считаться одним из ключевых звеньев развития сердечно-сосудистых осложнений, ассоциированных с экстремальными физическими перегрузками. При этом NO-продуцирующая функция эндотелия оказывается наиболее уязвимой. В проведенном эксперименте выявлено, что интенсивная физическая нагрузка приводит к снижению работоспособности животных и ухудшению вазодилатирующей функции эндотелия крыс при модификации синтеза и выделения эндогенного оксида азота.

Ключевые слова: физическая нагрузка, психоэмоциональная перегрузка, эндотелиальная дисфункция, симпатоадреналовая система, ренинангиотензинальдостероновая система, оксидативный стресс, метаболические нарушения.

STUDY OF VASODILATOR FUNCTION IN CONDITIONS OF EXTREME PHYSICAL AND PSYCHO-EMOTIONAL STRESS

A. V. Voronkov, N. A. Muravieva

Endothelial dysfunction can be considered one of the key elements of the pathogenesis of pathological conditions associated with extreme physical overloads. NO-producing endothelial function is most vulnerable. The experiment revealed that intense physical loads lead to a decrease in efficiency in animals, deterioration of endothelial vasodilator function of endothelium in the modification of the synthesis and release of endogenous nitric oxide.

Key words: physical load, psycho-emotional overload, endothelial dysfunction, sympathoadrenal system, oxidative stress, metabolic disorders.

В настоящее время наблюдается популяризация спорта, как массового, так и спорта высоких достижений. Несомненно, что регулярные занятия физической культурой способствуют профилактике различных заболеваний, оказывают тонизирующее и общеукрепляющее действие на организм человека [1]. Однако следует отметить, что спорт высоких достижений связан с интенсивными физическими и эмоциональными нагрузками, которые сопряжены со значительными изменениями в различных функциональных системах организма. Доказано, что чрезмерная мышечная деятельность и психоэмоциональные стрессы, которым подвержены спортсмены, приводят к истощению и дисфункции компенсаторно-приспособительных механизмов, что и формирует состояние острого физического перенапряжения и увеличивает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний [4].

Эндотелиальная дисфункция — патологический процесс, в основе которого лежит нарушение вазодилатирующей, антитромботической, антипролиферативной и противовоспалительной функции эндотелия [9]. Основным модулятором этих функций является оксид азота (NO). Вазопротекторные функции NO заключаются в торможении синтеза и высвобождения вазоактивных медиаторов (эндотелина I, тромбоксана А2, эндопероксидов и др.), подавлении адгезии моноцитов и тромбоцитов к сосудистой стенке. Кроме того, NO ингибирует экспрессию провоспалительных генов сосудистой стенки, в ча-

стности транскрипционного фактора NFkB, участвует в процессах проницаемости и пролиферации клеточной стенки. Однако именно NO-продуцирующая функция эндотелия оказывается наиболее уязвимой при различных патологических состояниях, в первую очередь, вследствие нестабильности самой молекулы NO.

Патогенез развития эндотелиальной дисфункции, ассоциированной с экстремальным физическим и психоэмоциональным напряжением, многогранен и многокомпонентен.

Можно предполагать, что первостепенную роль в формировании эндотелиальной дисфункции, нарушении эндотелийзависимой вазодилатации играет активация симпатоадреналовой системы. Повышенная выработка стрессорных гормонов (адреналина, норадреналина) приводит к резкой вазоконстрикции, в первую очередь, сосудов почек, что приводит к усилению выработки ренина и активации ренинангиотензинальдос-тероновой системы (РААС).

Высокая концентрация ангиотензина II способствует возникновению окислительного стресса, так как он увеличивает активность НАД- и НАДФ-зависимой оксидазы и способствует превращанию оксида азота в пероксинит-рит, окислитель ЛПНП, уменьшает синтез NO, разрушая брадикинин, сильный стимулятор образования NO [7].

Кроме того, в экстремальных условиях физического перенапряжения отмечается дисбаланс про- и антиоксидантной систем (АОС).

100

Выпуск 3 (47). 2013

Инициация свободно-радикальных процессов в результате чрезмерных нагрузок и действия прооксидантов ведет к образованию гидроперекисей, токсических продуктов, нарушению функциональной лабильности клеточных мембран и биоэнергетических механизмов.

Дисбаланс между интенсивностью оксидативного стресса и активностью АОС существенно дополняет патологический каскад повреждения мембран клеток, в том числе эндотелиоцитов. Таким образом, снижение ресурсов АОЗ и усиление оксидативного стресса являются одним из ведущих механизмов формирования ЭД, в том числе вазодилатирующей функции эндотелия [6].

Существенно и то, что возникающие в процессе интенсивных тренировок патологические процессы сопровождаются энергетическими и метаболическими изменениями. При истощающих физических нагрузках наблюдается интенсификация протеинового, липидного и углеводного обменов [5], в результате этого происходит истощение энергетических запасов и накопление продуктов обмена (лактата, мочевины и др.), лимитирующих работоспособность. Развивается ацидоз и тканевая гипоксия —универсальные патогенетические механизмы, лежащие в основе развития ЭД различного генеза [8].

Резюмируя вышесказанное, целесообразно предположить, что одним из этиологических факторов развития патологических состояний, ассоциированных с интенсивными физическими и психоэмоциональными нагрузками, является развитие эндотелиальной дисфункции, проявляющейся в нарушении синтеза и выделения эндогенного NO и, как следствие, в нарушении основных функций эндотелия, в первую очередь эндо-телийзависимой вазодилатации.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение влияния интенсивной физической нагрузки на работоспособность животных.

2. Оценка вазодилатирующей функции эндотелия при модификации синтеза и выделения эндогенного NO после моделирования интенсивной физической нагрузки.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперимент выполнен на 54 крысах-самцах линии Вистар массой 220—250 г, разделенных на 2 группы: первую (интактную) составили животные, не подвергавшиеся интенсивной физической нагрузке (n = 42, по 6 крыс в день); вторую (контрольную) — животные, подвергавшиеся интенсивной физической нагрузке (n = 12). Интенсивную физическую нагрузку моделировали плаванием животных с грузом, равным 5 % от массы тела животного на протяжении 7 дней [3]. На заключительном этапе эксперимента осуществлялось тестирование эндотелиальной функции путем регистрации кровотока в сосудах мозга, с помощью ультразвукового допплерографа, ММ-Д-К-Minimax Doppler v.1.9. (Санкт-Петербург, Россия), до и после внутривенного введения ацетилхолина (0,001 мг/кг), нитроглицерина (0,007 мг/кг), L-аргинина (100 мг/кг), нитро^-аргинина

(10 мг/кг) [10]. Статистическая обработка данных производилась с помощью пакетов программ Microsoft Office Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Животные интактной группы показали схожие результаты продолжительности плавания на протяжении семи дней эксперимента, что составило (8 ± 1,4) мин. Тогда как у животных, подвергавшихся физической нагрузке, на второй день эксперимента наблюдалось увеличение продолжительности плавания до (12,7 ± 2,1) мин, что было на 60 % больше исходного значения. На третий день у крыс контрольной группы наблюдалось снижение продолжительности плавания до (4 ± 0,6) мин, что в среднем на 46 % меньше по сравнению с исходными данными и с аналогичным показателем у интактных животных. С четвертого дня эксперимента наблюдается увеличение времени плавания, однако к седьмому дню эксперимента не было достигнуто исходного уровня работоспособности, продолжительность плавания составила (5,6 ± 0,95) мин, что соответствует лишь 70 % от первоначального значения и аналогичного значения у интактных животных (рис. 1).

Примечание. И — интактные животные; ФН — животные, подвергавшие интенсивной физической нагрузке, не получавшие веществ;

^достоверно по отношению к исходному значению (р < 0,05);

#достоверно по отношению к значению интактной группы (р < 0,05).

Рис. 1. Динамика времени плавания животных на протяжении эксперимента

При проведении допплерографии (рис. 2) исходная скорость кровотока в теменной области у крыс контрольной группы составила (14,54 ± 0,35) ус. ед. Введение ацетилхолина контрольным животным вызывало достоверное (р < 0,05) повышение скорости кровотока на 18,9 % от исходного уровня, что было значительно ниже прироста скорости церебрального кровотока в ответ на введение ацетилхолина у интактных крыс, у которых прирост скорости кровотока составил 41,7 %. Введение L-аргинина усиливало церебральный кро-

Выпуск 3 (47). 2013

101

воток на 29,7 % у контрольных животных, а у интактных — на 12,6 %, что свидетельствует в пользу теории «L-аргининового парадокса» [2]. После введения нитро^-аргинина контрольным животным отмечалось падение кровотока в теменной области на 16,5 %, что было в 1,74 раза меньше, чем у группы интактных крыс, у которых скорость кровотока снизилась на 28,71 %. При введении нитроглицерина у обеих групп экспериментальных животных отмечается увеличение кровотока в среднем на 54,9 %.

Примечание. АЦХ — введение ацетилхолина; НТГ — введение нитроглицерина; N-L-arg — введение нитро-1_-аргинина; L-arg — введение L-аргинина;

достоверность различий по сравнению с интактным животным: *р < 0,05; **p < 0,01.

Рис. 2. Изменения церебрального кровотока у животных, подвергавшихся интенсивной физической нагрузке, при модификации выделения и синтеза эндогенного оксида азота

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Экспериментально смоделированная семидневная физическая нагрузка приводит к снижению работоспособности животных, что выражается в уменьшении продолжительности плавания в 1,5 раза по сравнению с исходными показателями.

2. Семидневная физическая нагрузка приводит к снижению вазодилатирующей функции эндотелия при модификации синтеза и выделения эндогенного оксида азота.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бушенёва И. С., Ерёмин И. В. // В мире научных открытий. — 2010. — 6-3. — С. 313-316.

2. Воронков А. В, Робертус А. И., Тюренков И. Н. // Региональное кровообращение и микроциркуляция. — 2008. — № 3. — С. 54—57.

3. Воронков А.В. и др. // Научные ведомости Белгородского государственного университета. — 2012. — № 22 (141). — Вып. 20/3. — С. 88—94.

4. Воронков А. В., Тюренков И. Н. // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. — 2011. — № 4. — С. 3—9.

5. Еликов А. В., Цапок П. И. // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2010. — № 2. — С. 27—30.

6. Корнякова В. В., Конвай В. Д., Фомина Е. В. // Фундаментальные исследования. — 2012. — № 1. — С. 47—51.

7. Лупинская З. А. // Вестник КРСУ. — 2003. — № 7.

8. Марков Х. М. // Кардиология. — 2005. — № 12. — С. 62—67.

9. Попова А. А. и др. // Сибирское медицинское обозрение. — 2010. — Т. 64, № 4. — С. 7—11.

10. Тюренков И. Н., Воронков А. В. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2008. — № 1. — С. 49—51.

Контактная информация

Воронков Андрей Владиславович — д. м. н,

зав. кафедрой фармакологии и патологии Пятигорского медико-фармацевтического института—филиала Волгоградского государственного медицинского университета, Пятигорск, e-mail: prohor.77@mail.ru

102

Выпуск 3 (47). 2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.